勝利山注水項目區水質配伍性及阻垢研究

肖鄂，白惠文，李海峰，張明明，張志春

（1.延長油田股份有限公司橫山采油廠，陜西 榆林 719000；2.延長油田股份有限公司富縣采油廠，陜西 延安 716000；3.延長油田股份有限公司吳起采油廠，陜西 延安 716000；4.延長油田股份有限公司杏子川采油廠，陜西 延安 716000）

近年來，延長油田轉變開發方式，通過 “試驗求證，項目帶動”的方式，先后創建公司級、廠級兩批百余個注水項目區來推動油田注水開發，為油田千萬噸穩產20年奠定基礎。注水水質的重要性逐步凸顯，成為決定注水開發成效和經濟投入關鍵因素。本文以吳起勝利山公司級注水項目區為例，采用飽和指數法對區塊內兩個站點注入水與地層水、清污注入水之間的結垢趨勢進行預測，并通過實驗對預測結果的予以求證。結合試驗結果進一步開展防垢研究，確定清污水在1∶1混合時，加入60mg／L阻垢劑防垢效果顯著，為提升區塊注水水質，避免儲層傷害提供了具體指導。

1 區塊概況

勝利山注水項目區位于延安市吳起縣吳起鎮，隸屬延長油田吳起采油廠，面積38km2，主要開發層位為三疊系延長組長4+5、長6層；區塊內配套注水站2座，分別是：清污混注的14號注水站和注清水的15號注水站，清水來自洛河層地下水，污水來自三疊系延長組油層產出水。

2 注入水與采出水化學成分分析

按照 《油氣田水分析方法》（SY／T5523—2006）等相關標準對水樣進行化學成分分析，結果見表1。

結果表明：清水中Ca2+、Mg2+含量很低，但陰離子HCO3-、SO42-含量在150～250mg／L；延安組的延10及延長組長4+5、長6地層水中的Ca2+、Mg2+含量很高；延9、延10地層水中的HCO3-、SO42-含量高。

表1 勝利山水樣分析結果ρ／（mg·L-1）

按照蘇林分類法，延9地層水為NaHCO3水型，延10地層水為Na2SO4水型，延長組均為CaCl2水型。

3 配伍性試驗

3.1 結垢趨勢預測

根據項目區注入水與地層產出水成分、地面集輸系統和油層溫度、壓力條件，采取飽和指數法分別預測注入水與地層產出水按照不同比例混合，在pH為6.5、7、7.5和溫度分別為30℃、50℃、70℃以及壓力為10MPa下，對結垢趨勢進行了分析。

式中，SI為飽和指數；pH為水樣的實際pH值；［CO32-］為 CO32-的濃度，mol／L； ［HCO3-］為HCO3-的濃度，mol／L；K為修正系數，由離子強度和水的溫度的關系曲線可查。

判斷依據：當飽和指數小于0，水中的CaCO3未達到飽和狀態，不結垢；當飽和指數大于0，則說明CaCO3已處于過飽和狀態，有結垢趨勢；當飽和指數為0時，則水中的CaCO3剛好達到飽和點。

預測結果表明：在50℃以內，pH在7以下時，清水和14號站的污水與延安組的Y9、Y10，延長組的C4+5、C6地層水的混合，無論比例是多少，SI值小于1，其結垢趨勢不明顯。

3.2 配伍性實驗

將注入水與地層水按不同比例混合后，通過觀察是否生成沉淀來判斷兩者是否配伍，從而實現對結垢趨勢預測結果準確性的驗證。將清水分別與各個層位的地層水按不同的比例進行混配，14號站污水與各地層水按1∶1混配，在常溫常壓下放置3天，觀察不同比例混配液是否產生沉淀，并測定水中的Ca2+、Mg2+離子，計算其混合液中生成的沉淀的質量。

結垢趨勢預測和實驗結果表明：

①清水與Y9、Y10地層水以不同比例混合，混合水清亮，無沉淀形成，配伍性好。

②清水與C4+5、C6地層水混合，均有沉淀形成，基本不配伍。且清水占比越低，沉淀量越大。

③14號轉柳溝站污水分別與Y9、Y10、C4+5、C6進行1∶1混合，混合后均無沉淀產生，基本配伍。

4 阻垢劑用量試驗

針對項目區注水站的清水與油田水存在不配伍或配伍性差，展開了化學防垢試驗。其余注水站清水與油田水配伍性較好，不建議加阻垢劑。

實驗方法：首先量取100.0mL清水于250mL具塞錐形瓶中，然后加入不同量的阻垢劑，混合均勻后再加入100.0mL長4+5層、長6層產出水，加塞、混合均勻，稱重，記錄總重量，然后放入70℃恒溫箱中加熱25h。25h后取出冷卻至室溫，稱重，并用蒸餾水補足蒸發的水分，最后取樣測定水中的Ca2++Mg2+濃度，結果見表2、表3。

表2 加入阻垢劑后勝利山C4+5地層水中Ca2++Mg2+離子濃度mg／L

表3 加入阻垢劑后勝利山C6地層水中Ca2++Mg2+離子濃度 mg／L

5 結論

1）采用飽和指數法對結垢趨勢預測，在50℃以內，pH小于7。無論是洛河層清水，還是柳溝站轉輸過來的產出水，與勝利山項目區延安組、延長組地層水的混合后，其結垢趨勢不明顯。

2）配伍性實驗表明：14號轉柳溝站污水分別與延安組Y9、Y10層，延長組C4+5、C6進行1∶1混合，混合后均無沉淀產生，水型基本配伍；洛河層清水與延安組Y9、Y10地層水以不同比例混合時，均無沉淀產生；4）洛河層清水與延長組C4+5、C6地層水混合時，均有沉淀生成，且清水占比越低，沉淀量越大。

3）洛河層清水與延長組C4+5、C6地層水1∶1混合時，按60 mg／L的比例加入阻垢劑，會取得比較好的處理效果。